[发明专利]一种可局部变径的柱塞排水采气新型柱塞

说明书

本发明提供一种可局部变径的柱塞排水采气新型柱塞装置，该装置包括：打捞头、橡胶套筒、扶正环、螺旋导轨、柱塞本体、节流孔。上行时，气体进入柱塞本体内部，流经节流孔时气流速增加，随后进入导轨螺旋上升使柱塞自转，最终进入橡胶套筒内，并从通气孔流出，由于橡胶套筒内部压力大于外部压力，橡胶套筒发生膨胀，增强柱塞密封性，下行时，流经柱塞内部的气量小且流速低，不足以使橡胶套筒膨胀，且柱塞本体密度大于打捞头密度，下行程拉着橡胶套筒和打捞头下行，橡胶套筒处于拉伸状态，直径缩小，易通过局部缩径位置，最终顺利到达井底。本发明的优点是：解决了当柱塞遇到油管缩径容易卡死，柱塞上行过程漏失严重的问题，提高柱塞举升效率。

技术领域

本发明属于气藏排水采气领域，尤其涉及一种可局部变径的柱塞排水采气新型柱塞。

设计背景

柱塞气举是目前较为常见的排水采气工艺之一。通过使用柱塞作为固体界面分隔举升气体和被举升液体，能够有效减少气体窜流和液体漏失，以提高举升效率。柱塞上行时要求与管壁之间有较好的密封性，下行时要求下落阻力小、速度快。

然而在实际情况中，柱塞与油管之间必然存在一定间隙，间隙过大会导致上行举液漏失量增加，间隙过小会使柱塞下落阻力增大。若井下油管存在缩径变扣，或安装有配合短接，会出现柱塞严重卡死的情况，影响柱塞举升效率。

西安安森智能仪器股份有限公司发明了一种可变径新型柱塞。通过电动机驱动传动杆上的滑块沿电动机方向运动，带动塞部在径向尺寸变大实现变径。但其结构复杂，且安装有电动机装置，影响其工作稳定性，增加井下安全风险。中国石油天然气股份有限公司发明了另一种可变径新型柱塞，通过阀芯和阀座的配合实现变径。但其主要针对油气管内壁不光滑情况变径，变径范围过小，不能解决提到的管柱局部变径问题。

本专利就是为了解决现今柱塞运行过程遇缩径易卡死、装置结构复杂、变径范围过小等问题，提供了一种解决以上问题的新思路和新方法。本柱塞在上行时利用气体能量使橡胶套筒膨胀，增强柱塞密封性；运行全过程中，利用橡胶套筒的可压缩性顺利通过油管中变径位置，避免了柱塞卡死情况，对提高柱塞举升效率具有重大经济及现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可局部变径的柱塞排水采气新型柱塞。旨在针对气井开展柱塞举升排水采气工艺时，柱塞上行局部扩径增强其密封性，下行局部缩径减小其下落阻力，从而提高举升效率，对柱塞举升排水采气工艺发展具有重大现实意义和经济价值。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种可局部变径的排水采气新型柱塞，包括：打捞头、橡胶套筒、扶正环、螺旋导轨、柱塞本体、节流孔；

其中，打捞头上端小于柱塞本体外径，下端与柱塞本体等径且通过螺钉与橡胶套筒连接。

其中，橡胶套筒外径比柱塞本体略大且具有弹性，在柱塞经过油管缩径处时，利用橡胶套筒的挤压形变顺利通过，橡胶套筒足以支撑打捞头重量且不发生形变，下端通过扶正环和螺钉与柱塞本体连接，橡胶套筒下半部开设若干通气孔，通气孔出口方向朝下，以便于气体流通。

其中柱塞本体外部刻有梯形凹槽，以密封柱塞与油管壁间隙，内部掏空，内径由两端向中部逐渐减小，在中部形成节流孔，以提升气流速。

其中螺旋导轨上部为扶正环，便于固定螺旋导轨和密封橡胶套筒，螺旋导轨外径由下往上逐渐增大，且略小于柱塞本体内径，气体流经螺旋导轨使柱塞自转从而增强柱塞密封性，且气流不会径直冲向打捞头，影响橡胶套筒膨胀。